6.4.7. Конструкция и принцип работы средств для спуска и установки пластырей в обсадных колоннах

Разработка способов ремонта обсадных колонн с помощью металлической продольно-гофрированной трубы, спускаемой в скважину до места повреждения и расширяемой там до плотного контакта со стенками обсадных колонн, была начата в США в 1959-1962 гг. Американскими специалистами предложены различные устройства для расширения гофриро­ванных труб в скважине, среди них: использующие энергию взрыва; включающие в конструкцию эластичный резиновый баллон, расширяющийся под воздействием внутреннего давле­ния; основанные на протаскивании через трубы расширяю­щей металлической оправки.

Ряд устройств, используемых для расширения гофрирован­ного патрубка, спускают в скважину на трубах, тросе или ка­ротажном кабеле.

Для протаскивания металлической расширяющей оправки предложены устройства с использованием силы гидравличе­ских цилиндров, талевой системы буровых установок, элект­роэнергии, энергии сжатого газа, образующегося непосред­ственно в них в результате химических реакций.

Для заполнения неровностей между стенками обсадной колонны и пластырем с целью герметизации, а также для изо­ляции обсадных колонн от металла пластыря во избежание возникновения электролитической коррозии гофрированную трубу перед спуском в скважину обматывают снаружи стекло- тканью, пропитанной эпоксидной смолой. Гофрированные пат­рубки изготовляют из труб с толщиной стенки 1,65 мм для НКТ диаметром 70 мм и с толщиной стенки 3,125 мм — для всех остальных размеров обсадных труб, при этом уменьше­ние внутреннего диаметра составляет соответственно 4,3 и 7,6 мм с учетом толщины стеклопластика. Степень восстанов­ления прочности обсадных колонн зависит от размеров повреж­дения. При установке пластыря на перфорированный участок и изоляции отверстия диаметром до 25 мм прочность обсадной колонны при воздействии внутреннего и внешнего давления восстанавливается полностью. Этот способ успешно использу­ют при ремонте обсадных колонн на глубине до 4000 м и с температурой в зоне установки пластыря до 115° С.

Широкое промышленное применение на промыслах и при бурении скважин в США получили способ и устройство для ремонта обсадных колонн, разработанные специалистами фир­мы «Пан-Америкен петролеум корпорейшн».

Основными частями устройства являются пружинная рас­ширяющаяся головка и двойной силовой цилиндр с гидравли­ческим якорем, между которыми перемещается металличе­ская гофрированная труба. Устройство спускают в скважину на НКТ или бурильных трубах, внутри силовых цилиндров со­здают давление в пределах 15-20 МПа, и силовые цилиндры протаскивают расширяющую головку через гофрированную трубу. Ход цилиндров равен 1,5 м, поэтому расширение ведет­ся ступенями.

После первого хода цилиндров дальнейшую протяжку рас­ширяющей головки можно выполнить с помощью талевой си­стемы, когда усилия протяжки, равные в среднем 140-160 кН, но достигающие иногда 250 кН, будут действовать на обсад­ную колонну.

Ведущими американскими фирмами по производству уст­ройств для спуска и установки стальных гофрированных плас­тырей в обсадных колоннах являются «Лайенс» и «Хомко».

К недостаткам устройств фирмы «Лайенс» (рис. 6.19) необ­ходимо отнести возможность порыва трубчатого эластичного баллона при его расширении, неплотное прилегание пластыря до необходимого контакта с поверхностью ремонтируемого участка обсадной колонны, отсутствие технологической воз­можности изготовления трубчатого баллона достаточной дли­ны (5 м и более). Технология установки пластыря этим устрой­ством включает калибровку пластыря роликовой или какой-либо другой оправкой с дополнительной спуско-подъемной операцией в скважине.

Рис. 6.19. Устройство для установки пластырей в обсадной колонне фирмы «Лайнес»

Устройства фирмы «Лайенс» можно использовать также как гидравлическую печать для определения характера, формы и размеров дефекта обсадной колонны. С этой целью на наруж­ную поверхность трубчатого эластичного баллона наклеивают оттискной слой (3-4 мм) из материала, обладающего дефор­мацией и пластичностью (сырая резина).

К недостаткам устройств фирмы «Хомко» (рис. 6.20) отно­сится то, что для каждой толщины стенки ремонтируемого уча­стка обсадной колонны предусмотрены индивидуальный плас­тырь по периметру поперечного сечения и своя пружинная цанга с калибрующими (дожимными) плечиками. После выхо­да цанги из зацепления с конусным пуансоном не обеспечива­ется возврат калибрующих плечиков в исходное (транспорт­ное) положение без подъема устройства на поверхность. В ре­зультате исключается возможность повторных проходов голов­кой в целях усиления контактного сопряжения пластыря с по­верхностью обсадной колонны.

Недостатком применяемого фирмами «Лайенс» и «Хомко» пластыря является то, что используемая в качестве герметика стеклоткань с пропиткой на основе эпоксидной смолы не обес­печивает качественной прослойки между пластырем и обсад­ной колонной. Это обусловлено тем, что эпоксидная смола в готовом для нанесении на пластырь виде обладает «жизнеспо­собностью» в пределах 24 ч., а затем твердеет, становится хруп­кой и не может заполнить раковины и поры в обсадной трубе. Кроме того, при спуске пластыря в скважину раствор эпоксид­ной смолы стекает с пластыря. Все это снижает качество ре­монта скважин.

Для ремонта обсадных колонн диаметром 146 и 168 мм стальными пластырями разработаны (ТУ 39-01-08-466-79) уст­ройства ДОРН-1 (Д-146-1 и Д-168-1), позволяющие транспор­тировать и устанавливать пластырь на участке дефекта об­садной колонны.

ДОРНы являются основными элементами в комплексе уст­ройств для ремонта обсадных колонн пластырями.

Устройство ДОРН-1 (рис. 6.21 а, б, в) состоит из гидравли­ческой дорнирующей головки, полой связующей штанги, си­ловых гидравлических цилиндров и циркуляционных клапа­нов. Упор пластыря обеспечивается в устройстве ДОРН. Пла­стырь расширяют дорнирующей головкой снизу вверх с пред­варительной запрессовкой заданного отреза силовыми цилин­драми.

Принцип работы устройства Д-146-1 (Д-168-1) заключается в следующем.

Рис. 6.20. Устройство для установки пластырей в пластырей в обсадных колоннах фирмы «Хомко»:

а-общий вид устройства; б-механическая цанговая дорнирующая головка с гладким конусом; в-механическая цанговая дорнирующая головка с профильным конусом;

1-головка; 2-аварийный отворот; 3-пластырь; 4-штанга; 5-упор; 6-силовой цилиндр; 7-якорь; 8-сливной клапан; 9-пружинный управляющий орган сливного клапана.

Рис. 6.21. Устройство типа ДОРН для тарнспортировки и установки пластырей в обсадных колоннах:

а-модификация Д-1 первого исполнения: 1-упор; 2-пластырь; 3-конус; 4-разделительная камера; 5-манжета; 6-калибрующие секторы; 7-штанга; 8-силовой телескопический гидравлический цилиндр; 9-обратный клапан;

б-модификация Д-1 второго исполнения: 1-упор; 2-пластырь; 3-конус; 4- калибрующие секторы; 5-манжета; 6-штанга; 7- силовой гидравлический цилиндр; 8- обратный клапан;

в-модификация Д-1 третьего исполнения: 1-сливной клапан; 2-заливной клапан; 3- силовой гидравлический цилиндр; 4- пластырь; 5-штанга; 6-гидравлическая дорнирующая головка;

г-модификация Д-2: 1-циркуляционный клапан; 2-гидравлический якорь; 3-пластырь; 4-гидравлическая дорнирующая головка

Устройство в сборе с пластырем, расположенным между дорнирующей головкой и упором, спускают в скважину с ори­ентацией середины пластыря против дефекта ремонтируемого участка обсадной колонны. Затем в системе создают избыточ­ное гидравлическое давление, обеспечивающее необходимые радиальные усилия на подвижные калибрующие секторы дорнирующей головки и осевые усилия на поршни в силовых ци­линдрах.

На первом этапе заданный отрезок пластыря запрессовы­вают в стенку обсадной колонны протягиванием лорнирую­щей головки за счет осевых усилий под действием гидравли­ческого давления на поршни силовых цилиндров, с которыми посредством полых штанг соединена головка.

Предварительное выпрямление пластыря осуществляется конусным пуансоном, а окончательная запрессовка к стенке обсадной колонны до контакта, обеспечивающего удерживаю­щую силу сцепления, — подвижными калибрующими сектора­ми головки, причем радиальные усилия на секторы создаются в момент захода их в пластырь.

Второй этап запрессовки пластыря на всей оставшейся длине осуществляется подъемом устройства с помощью талевой сис­темы при сохранении давления в дорнирующей головке, после прохода которой через пластырь снимают давление в системе и устройство поднимают на поверхность.

Заполнение жидкостью устройства и труб при спуске и слив ее при подъеме происходит через обратный и срезной клапа­ны циркуляционной системы. Отверстия сливного клапана от­крываются при смещении вниз втулки клапана от удара стер­жнем по крестовине. Стержень спускают по трубам перед подъемом устройства на поверхность.

К недостаткам ДОРН-1 относятся громоздкость, большая металлоемкость, высокая трудоемкость и сложность сборки и эксплуатации, зависимость между собой осевых и радиальных нагрузок при установке пластыря на первом этапе.

Другим устройством, разработанным В. А. Юрьевым, явля­ется ДОРН-2 (рис. 6.21, г). Здесь упор пластыря обеспечивается на обсадную колонну через якорь устройства, а установку пла­стыря осуществляют протяжкой дорнирующей головки при подъеме инструмента снизу вверх без разрыва во времени между этапами предварительной и окончательной запрессовки.

Это устройство значительно меньше по длине и массе, ме­нее трудоемко в изготовлении, несложно в эксплуатации и сборке, исключает взаимозависимость осевых и радиальных нагрузок при установке пластыря.

Принцип ДОРН-2 заключается в следующем.

После спуска пластыря в зону ремонтируемого участка об­садной колонны в устройстве создается избыточное гидравли­ческое давление, которое через самоуплотняющуюся эластич­ную диафрагму обеспечивает радиальные усилия на подвиж­ные калибрующие секторы дорнирующей головки.

Одновременно через диафрагму якоря создается давление на плашки якоря, которые, радиально перемещаясь, контакти­руют со стенками обсадной колонны.

Первый этап установки пластыря в ремонтируемом участ­ке обсадной колонны осуществляется подъемом инструмента при протягивании дорнирующей головки через пластырь. При этом якорь остается на месте, удерживая пластырь от осевого смещения при его запрессовке. Освобождается якорь от об­садной колонны снятием давления на плашки при перетоке жидкости из напорной камеры в разгрузочную (или за преде­лы устройства в отверстие) по пазам перемещающейся вверх полой штанги, изолируя каналы в ней от напорной камеры и сохраняя давление в дорнирующей головке.

Таким образом, в процессе подъема устройства после пер­вого этапа запрессовки пластыря якорь автоматически отклю­чается от стенок колонны и без разрыва во времени продол­жается второй этап запрессовки пластыря по всей его длине.

После прохода дорнирующей головки через пластырь сни­мают давление в системе и устройство поднимают на поверх­ность.

Для повышения надежности предварительного сцепления пластыря с обсадной колонной в ДОРН-2 предусмотрено по­вторение первого (предварительного) этапа запрессовки плас­тыря без снятия его с упора. В таком случае подъем инстру­мента останавливают после протяжки дорнирующей головки на длине 1300 мм, т. е. на 200 мм меньше полного хода (1500 мм) предварительной запрессовки, что необходимо для сохранения давления на плашки якоря.

После остановки подъема инструмента давление в системе снимают и инструмент опускают в исходное (первоначальное) положение. Затем создают давление и производят протяжку дорнирующей головки по всей длине пластыря. Якорь в этом случае отключают (устанавливают в транспортное положение) после прохода головкой 1500 мм.

Недостатком ДОРН-2 является то, что под действием ради­альных усилий в местах контакта плашек якоря не исключает­ся возможность повреждения стенок обсадной колонны.

В целях повышения надежности работы, а следовательно, и качества ремонта скважин устройства для установки пласты­рей постоянно совершенствовались.

Так, компоновка узлов ДОРН-1 имеет три варианта. В пер­вом варианте (см. 6.21, а) силовые цилиндры с гидравлической дорнирующей головкой располагались под пластырем, а цир­куляционные клапаны с упором — над ним. Гидравлическая головка имела свою разделительную камеру с поршнем, а си­ловые цилиндры были выполнены по телескопической схеме. Во втором варианте (см. рис. 6.21,6) была аннулирована разъе­динительная камера, а телескопическая схема силовых цилин­дров заменена двумя последовательно расположенными и син­хронно действующими силовыми цилиндрами. Недостатком такой компоновки является то, что в момент заклинивания го­ловки с пластырем в обсадной колонне в скважине оставалось в основном все устройство, и как следствие, осложнялась лик­видация аварии. Кроме того, отсутствовала возможность спус­кать пластырь до забоя на длину силовых цилиндров. ДОРН-1 в первом и втором вариантах не обеспечивал достаточных осе­вых усилий для предварительного расширения и предваритель­ного сцепления пластыря со стенками обсадной колонны на первом этапе запрессовки пластыря.

Эти недостатки были устранены в третьем варианте (см. рис. 6.21, в) введением приспособления для аварийного отво­рота ниже силовых цилиндров. Кроме того, силовые цилиндры с упором расположили над пластырем. Дорнирующую головку конструктивно оформили в самостоятельный узел и закрепи­ли на полой связующей штанге под пластырем. Рабочий ход силовых цилиндров для предварительного протягивания дор­нирующей головки через пластырь на первом этапе запрес­совки составляет 1500 мм вместо 500 мм. Количество силовых цилиндров увеличено с двух до трех. Давление в дорнирую-щую головку поступает при заходе ее подвижных калибрую­щих секторов в пластырь, что значительно снижает осевые усилия.

В устройстве типа ДОРН-2 усовершенствована работа яко­ря (рис. 6.22), благодаря чему можно вводить дорнирующую головку в пластырь без давления, а также производить его по­вторную калибровку без подъема устройства на поверхность с сохранением давления в головке при транспортном (отключен­ном) положении якоря.

Определяющую роль в работе устройства выполняет дор-нирующая головка, функции которой заключаются в предва­рительном расширении и окончательном сопряжении пласты­ря с обсадной колонной.

Рис. 6.22 схема работы ДОРН-2 I этап-спуск устройства к дефекту обсадной трубы в скважине и якорение; II этап-заход формирующей головки в пластырь без давления и автоматическая подача давления в головку; III этап-окончание рабочего хода головки для сцепления пластыря и отключения якоря; IV этап-протяжка головки на выходе из пластыря при его расширении; l-длина захода головки в пластырь без давления; l1-рабочий ход головки при наличии упора.

Рис. 6.23. дорнирующие головки к устройствам типа ДОРН: а-механическая: 1-корпус; 2-цанговые калибрующие плечики с упругими свойствами материала; б-механическая: 1-комбинированный конус с цанговые калибрующие плечиками; 2-расширяющий конус; в-механическая: 1-калибрующие плечики «ласточкин хвост»; 2-конус с направляющими «ласточкиного хвоста»; г-гидравлическая с гладким конусом: 1-корпус; 2-гладкий конус; 3-манжета; 4-калибрующие секторы; д-гидравлическая с профильным конусом: 1-профильный конус; 2-корпус; 3-манжета; 4-калибрующие секторы; е-гидромеханическая: ж,з-гидравлические

Проведены исследования и разработано несколько типов дорнирующих головок, которые по принципу действия разделяются на гидравлические, механические и гидромеханические (рис. 6.23)

Гидравлическая дорнирующая головка от разработки до внедрения в серийное производство претерпела ряд изменений. В первом (рис. 6.23, а) и во втором (рис. 6.23, б) исполнениях головка была составной частью силовых цилиндров и имела ряд конструктивных и эксплуатационных недостатков; коэффициент успешности этих головок был низким.

После совершенствования и модернизации гидравлическая головка конструктивно оформилась в самостоятельный узел (рис. 6.23, г, д). Она состоит из корпуса, конусного пуансона, самоуплотняющейся упругой диафрагмы (манжета) и подвижных калибрующих секторов.

Существенным преимуществом усовершенствованной гидравлической дорнирующей головки, в отличие от механических, в том числе и американского производства, является то, что она позволяет с помощью подвижных калибрующих секторов, не меняя их, устанавливать пластырь как с положительным, так и с отрицательным натягом в обсадной колонне для всех толщин стенок одного типоразмера, причем не только с цилиндрическим, но и с овальным поперечным сечением колонны. Кроме того, она дает возможность осуществлять многоразовую калибровку пластыря под давлением без подъема устройства на поверхность и регулировать с поверхности радиальные усилия на нее.

Рис.6.24. Конструкции манжет

Конструктивным изменениям и существенной доработке подвергалась манжета (рис. 6.24).

О дни конструкции манжет, применяемые в гидравлической дорнирующей головке устройства ДОРН-1 (рис. 6.24, а, б, в), оказались неработоспособными, а другие (рис. 6.24, г, д) выдерживают на отказ не более пяти операций. Наилучшие показатели по надежности и долговечности имеет манжета (рис. 6.24, е), которая в 1984 г. была разработана на заводе «Электрон» (г. Тюмень).

Манжета (рис. 6.24, ж) применяется в гидравлической головке (см. рис. 6.21, г) и гидравлическом якоре (рис. 6.25) устройства ДОРН-2. По надежности и долговечности она показала хорошие результаты. После 10-летнего хранения и 50-разового испытания манжеты дефектов не обнаружено.

Конструктивным изменениям подвергся также конус, выполняющий роль предварительного расширителя пластыря как по размерам угла захода, так и по форме. Экспериментальные испытания показали, что наименьшие усилия предварительного расширения пластыря в обсадной колонне получены при использовании дорнирующей головки, оснащенной гладким конусом (см. рис. 6.23, г) с углом захода 20⁰.

Профильным конус (см. рис. 6.23, д) расширяет пластырь с усилием в два раза большим, чем гладкий (рис. 6.26). Краткая характеристика устройств типа ДОРН моделей Д-1 и Д-2 приведена в табл. 6.2.

Рис. 6.25. Гидравлический якорь устройства ДОРН-2: 1-шток; 2-корпус; 3-манжета; 4-плашки; 5-ограничители

В настоящее время продолжается совершенствование и модернизация отдельных узлов и деталей в целях повышения надежности работы устройства ДОРН и улучшения качества ремонта скважин. Так, в конструкцию введен шламосборник для улавливания песка и других посторонних предметов в жидкости, поступающей в устройство. Ведется разработка гальванического покрытия (хромирования) штоков, наносимого на внутреннюю поверхность силовых цилиндров, что значительно увеличивает срок службы устройств. Усовершенствована циркуляционная система. Разработан комбинированный клапан, который позволяет перекрывать сливное отверстие при создании давления в системе и открывать его после сброса избыточного давления.

Клапан прост в изготовлении, меньше по габаритам и массе в сравнении с применяемым в ДОРН-1.

Рис. 6.26. Зависимость осевых усилий от величины натяга при установке (расширении) пластыря в обсадной трубе диаметром 146 мм:

1-усилие протяжки гладким конусом (Д-2); 2-усилие протяжки профильным конусом (Д-1); 3-суммарное усилие протяжки головкой под давлением 12МПа с гладким конусом (Д-2); 4- суммарное усилие протяжки головкой под давлением 12МПа с профильным конусом.

Сравнительная характеристика технического уровня зарубежных и отечественных устройств для установки пластырей в обсадной колонне приведена в табл. 6.3.

Т а б л и ц а 6.2

Краткая техническая характеристика устройств

Показатель	Шифр устройства
	Д-1 46 (Д168-1)	Д-1 46-2
Наружный диаметр ремонтируемой обсадной колонны, мм	146 (168)	146
Длина пластыря, м	До 12	До 12
Толщина стенок пластыря, мм	До 4	До 4
Рабочий ход дорнирующей головки, мм	1500	1500
Радиальный рабочий ход дожимных (калибрующих) секторов, мм	6,5(8)	6,5
Максимальное избыточное давление в устройстве, МПа	12(15)	20
Осевые усилия, развиваемые устройством, кН	До 230	До 230
Осевые усилия сдвига якоря по стенке обсадной трубы, кН, при давлении в якоре, МПа 10 15 20	- - -	100 200 <300
Габаритный (тарнспортный) диаметр,мм	166 (129)	118
Длина устройства при длине пластыря 12 м, м	22	16
Масса устройства без пластыря, кг	513(532)	250

Т а б л и ц а 6.3

Сравнительная характеристика технического уровня зарубежных (США) и отечественных (ВНИИКРнефть) устройств для установки пластырей в обсадной колонне

Показатель	Модель устройства
	фирмы «Хомко»	ДОРН-1	ДОРН-2	фирмы «Лайенс»
Максимальные осевые усилия, развиваемые при давлении 15 МПа, кН	179 (334 при 28 МПа)	231	300	—
Максимальное избыточ- ное давление в рабочей полости устройства, МПа	28	15	25	14—21
Число рабочих цилиндров	2	3	—	—
Рабочий ход дорнирую- щей головки, мм	1500	1500	1500	—
Радиальный рабочий ход дожимных элементов дорнирующей головки, мм	2,5	6,5	6,5	15,5
Число сменных комплек- тов (дожимных элемен- тов) на один типоразмер обсадной трубы	5	1	1	1
Способность управлять радиальными нагрузками дожимных элементов дорнирующей головки	—	+	+	+
Способность захода дожимных элементов дорнирующей головки в пластырь без создания на них осевой (радиаль- ной) нагрузки	—	+	+	+

Продолжение таблицы 6.3

Показатель	Модель устройства
	фирмы «Хомко»	ДОРН-1	ДОРН-2	фирмы «Лайенс»
Способность дорнирую- щей головки к повтор- ным операциям при дожатии пластыря уве- личением радиальных нагрузок на дожимные элементы без подъема инструмента на поверх- ность	-	+	+	-
Количество спуско-подъе- мных операций инстру- мента при установке пластыря	1 (при необ­ходимости для калиб­ровки произ­водится 2-я операция — роликовой оправкой	1	1	2
	(при необходимости для калибровки производится 2-я операция – роликовой оправки)			(1-я операция-эластичным баллонном, 2-я – роликовой оправкой
Масса, кг: без учета пластыря с учетом пластыря длиной 12 м	570 690	513 633	350 370	192 312
Габаритные размеры: диаметр, мм длина с учетом пластыря длиной 12 м, м	116,78 21,5	116 22,2	118 16	108 4,54

Транспортировку пластыря в скважину и установку его на дефект обсадной колонны производят устройством ДОРН.

Контроль качества установки пластыря осуществляют опрессовочной головкой без подъема устройства ДОРН на устье.

Выбор и подготовка пластыря

Пластырь, предназначенный для восстановления герметич­ности обсадной колонны, выбирают по длине и диаметру в за­висимости от размера дефекта и внутреннего диаметра обсад­ной колонны.

Длину пластыря определяют по формуле

L = l_Д + 21, (6.6)

где l_Д — длина дефекта по образующей обсадной колонне; l — длина отрезка от торца пластыря до дефекта,

(6.7)

где R — радиус срединной поверхности пластыря после прида­ния ему цилиндрической формы;

h — толщина стенки пластыря;

µ— коэффициент Пуассона.

С учетом накопленного опыта и технических возможнос­тей при изготовлении трубных заготовок длину пластыря без сварки встык принимают от 3 до 9 м.

Периметр пластыря в поперечном сечении берут равным внутреннему периметру обсадной колонны в месте ее негер­метичности или несколько больше его, так как натяг не дол­жен превышать 4-3,5%. При этом осевые усилия запрессовки будут не более 200 кН.

При установке пластыря с применением гидравлической дорнирующей головки натяг пластыря рекомендуется приме­нять от -3,5 до +3,5% по периметру поперечного сечения внутреннего диаметра ремонтируемого участка обсадной ко­лонны. В случае применения пластыря с отрицательным натя­гом давление в головке повышается до 30÷50%.

Перед спуском в скважину наружную поверхность пласты­ря покрывают герметизирующим составом толщиной не более 1 мм. На нижний конец пластыря, надеваемый на конус дорни­рующей головки на участке длиной 300 мм, покрытие не нано­сят. Этот участок обеспечивает достаточно надежное предва­рительное сцепление с обсадной колонной.

Выдержка перед нанесением герметизирующего покрытия до спуска пластыря в скважину определяется временем схва­тывания (затвердения) герметизирующего материала.

Так, гуммировочный состав на основе наирита (НТ) по ТУ 30-10518-77 рекомендуется наносить за несколько суток и освежать последним слоем за 2-3 ч. до спуска в скважину; применение полимерного состава на основе эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6 не должно превышать 2-4 ч.

Подготовка ДОРН к работе

Перед спуском в скважину ДОРН расконсер­вируют, укомплектовывают штангами с учетом длины пласты­ря, собирают и испытывают на герметичность и на рабочий ход поршней в ДОРН-1 и штанги в ДОРН-2.

После проверки, устранения неисправностей и испытания устройство разбирают на узлы для транспортировки, сборки и монтажа на скважине.

Узлы ДОРН-1: дорнирующая головка, набор штанг, сило­вые цилиндры, клапанная циркуляционная система.

Узлы ДОРН-2: дорнирующая головка, набор штанг, якорь, клапанная циркуляционная система.

Монтаж устройства перед спуском в скважину

1. Устройство типа ДОРН-1 (см. рис. 6.21, в) собирают первоначально на мостках двумя секциями.

Первую секцию комплектуют дорнирующей головкой, на­бором штанг, переводником, пластырем и технологическим хомутом, который вставляют между пластырем и переводни­ком, а вторую — силовыми цилиндрами и циркуляционными

клапанами.

Затем первую и вторую секции последовательно спускают в скважину, свинчивают между собой, убирают технологичес­кий хомут. При этом в каждую секцию заливают жидкость (воду).

После этого устройство в комплекте с пластырем готово к спуску в кважину.

2. Устройство типа ДОРН-2 (см. рис. 6.22, г) собирают на мостках в комплекте с пластырем в полном объеме, затем с помощью консольного крана или талевой системы поднимают и спускают в скважину. Допускается циркуляционные клапа­ны (комбинированный клапан) монтировать непосредственно над устьем.

В устройство заливают воду, и оно готово к спуску в сква­жину.

Спуск пластыря в интервал нарушения

1. Устройство в сборе с пластырем спускают в скважину плавно, без рывков, со скоростью не более 6 м/с, на насосно-компрессорных трубах, опрессовыванных гидравличес­ким давлением на 20 МПа.

Пластырь спускают в скважину так, чтобы его середина была размещена против дефекта. Для предотвращения закли­нивания спуск устройства контролируют индикатором веса.

Заполнение инструмента жидкостью при спуске осуществ­ляется через заливной клапан.

Глубину спуска пластыря к месту его установки контроли­руют набором труб (свечей), длина которых заранее известна.

Индикатором веса фиксируются показания нагрузки от веса инструмента после спуска к месту дефекта.

3. К колонне труб, спущенных в скважину с устройством, подсоединяют нагнетательную систему, напорный шланг кото­рой позволяет поднимать инструмент на высоту Н = L + 2м, где L — длина пластыря, м.

Установка пластыря

А. Установка пластыря по 1 схеме (рис. 6.27).

1. В системе создается избыточное гидравлическое давле­ние до 15-18МПа. При достижении давления 3-9 МПа в уст­ройстве срезаются транспортные штифты, а при 15-18 МПа начинается первый предварительный этап установки пластыря протягиванием дорнирующей головки через пластырь силовыми цилиндрами на длину хода 1500 мм.

При этом в лорнирующую головку давление поступает пос­ле захода ее секторов в пластырь. Длина захода – 200 мм. Инструмент разгружается от собственного веса (стрелка инди­катора веса становится на 0).

Первый предварительный этап запрессовки обеспечивает удерживающую силу сцепления пластыря с обсадной колон­ной, позволяет освободить упор пластыря. Об окончании пер­вого предварительного этапа запрессовки пластыря свидетель­ствует быстрый рост давления на манометре насосно-цементи-ровочного агрегата.

После выдержки под давлением 8—10 мин. давление снимается. Первый этап протяжки дорнирующей головки окончен.

2. Второй этап запрессовки пластыря на всей оставшейся длине осуществляется подъемом устройства с сохранением давления 15-18 МПа в дорнирующей головке со скоростью не более 6 м/мин. После прохода дорнирущей головки через пластырь снимается давление в системе. Операция установки пла­стыря окончена.

Б. Установка пластыря по II схеме (рис. 6.28).

1. В системе создается избыточное гидравлическое давле­ние до 20-25 МПа для сцепления якоря. Через 5-10 мин. оно снижается до 15-18 МПа и начинается плавный подъем (скорость не выше б м/мин.) инструмента, который продолжается до момента выхода дорнирующей головки из пластыря.

В момент создания давления в системе якорь контактирует своими плашками со стенкой обсадной колонны, а в лорниру­ющую головку давление поступает после захода секторов в пластырь. Ход головки без давления равен 260 мм.

Момент якорения фиксируется на индикаторе веса увели­чением нагрузки при подъеме инструмента (протяжки дорни­рующей головки через пластырь), а момент создания давления в дорнирующей головке — колебаниями стрелки манометра. Якорь автоматически отключается от обсадной колонны после рабочего хода 1,5 м с сохранением давления в дорнирующей головке до полного выхода ее из пластыря. После этого давле­ние снимается. Операция установки пластыря окончена.

В целях напряжения контакта пластыря с обсадной колон­ной и повышения надежности герметизации ремонтируемого участка производят один — три раза калибровку пластыря дор­нирующей головкой под давлением. Для этого дорнирующую головку спускают без давления в системе до первоначальной отметки и протягивают под давлением до выхода ее из пласты­ря. При этом допускается увеличивать давление на дорнирую­щую головку до 50% к первоначальному; осевое усилие при протяжке будет значительно ниже.

Рис. 6.27. Схема установки пластыря с устройством ДОРН-1

а-спуск устройства с пластырем к дефекту (I этап); б-заход головки в пластырь без давления на отрезке-протяжка силовыми цилиндрами (II этап); в-расширение пластыря головкой на отрезке-предварительное сцепление пластыря с обсадной колонной протяжкой силовыми цилиндрами (III этап); г-расширение пластыря головкой при подъёме инструмента (IV этап);

1-гидравлическая дорнирующая головка; 2-штанга; 3-упор пластыря; 4-силовые цилиндры; 5-циркуляционные клапаны; 6-обсадная колонна; 7-пластырь; 8-поврежденный участок обсадной трубы.

Рис. 6.28. Схема установки пластыря с устройством ДОРН-2

а-спуск устройства с пластырем к дефекту и якорение (I этап); б-заход головки в пластырь без давления на отрезке (II этап); в-расширение пластыря и отключение якоря –снятие упора (III этап); г-расширение пластыря на выходе головки без упора (IV этап);

1-гидравлическая дорнирующая головка; 2-штанга; 3-пластырь; 4-упор; 5-якорь; 6- циркуляционные клапаны; 7- обсадная колонна; 8-дефект; 9-цанговые ограничетели.

Подъем устройства на поверхность

1. Устройство поднимают на поверхность пос­ле калибровки пластыря в том случае, если испытание (опрессовка) отремонтированного участка обсадной колонны осуще­ствляется двойным пакером.

Перед подъемом внутрь сливного клапана по колонне труб спускают стержень диаметром 25 мм и длиной 2 м, от удара которого по крестовине ниппель перемещается вниз и откры­вает отверстия клапана для слива жидкости. Об открытии от­верстий свидетельствует подъем уровня жидкости в трубах и отсутствие жидкости в поднятой трубе (свече) при ее отвинчи­вании.

2. После открытия отверстий сливного клапана производят подъем инструмента со скоростью до 6 м/с.

Подъем и разборку устройства на секции по 1 схеме осу­ществляют в последовательности, обратной сборке и спуску.

По II схеме устройство поднимают полностью и укладыва­ют на мостки.

4. После подъема устройство разбирают на узлы, промыва­ют и отправляют в цех для профилактики и ремонта, затем консервируют.